一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統的製作方法

2023-05-02 18:03:13

本實用新型是一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統。

背景技術：

目前，隨著網絡與智能化城市建設的飛速發展，城市交通攝像頭、信息化顯示屏等電子設備越來越多，距離越來越遠，隨之而來的問題是這些電子產品的供電問題如何解決？最初的配電室常常與新建的監控點和信息顯示設備相距幾公裡甚至十幾公裡，如果採用220VAC(380VAC)低壓供電，那麼經過幾公裡後的線路壓降，到用電設備端的電壓就遠遠不能滿足供電要求，同時線路大幅度壓降還會造成巨大的能源浪費，如果在城市中為了這些攝像頭等小型電子設備鋪架高壓輸電線路，更是不可能。

目前，比較常見的解決方法有兩種，分別為：1.在遠端配電室將220VAC或380VAC電壓用升壓變壓器升壓到630VAC或者800VAC,到了用電現場，再通過降壓變壓器將電壓降到220VAC,如圖1所示，這樣做的問題是，由於線路中的用電點位置很分散，每個位置的線路壓降差異很大，降壓變壓器參數無法統一，也無法提前預知，整個線路中的電壓很不穩定，常常造成負載燒毀；2.配電中心總電源與用電點電源均採用交流-直流-交流變換(交-直-交變換)的方式進行穩壓，這種做法，存在的問題有：輸入電壓範圍窄，通常在10-15％左右， 供電端和負載端只有穩壓功能,都沒有旁路功能，一但穩壓裝置故障，將導致供電中斷，特別是供電端電源故障時，將導致整個線路的供電中斷3.本發明人於2013年提交的申請號為：201320683386.1發明名稱為「一種採用IGBT控制的模塊化交流調壓穩壓裝置」提出了模塊化熱插拔技術在交流穩壓裝置中的應用，但沒有涉及本模塊化技術在遠距離輸電中的應用與創新性,為了克服現有技術的不足，本實用新型涉及一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統，它包括一個帶有升壓一個帶有升壓功能的電源發生器、遠距離輸電母線、若干個帶有降壓功能的隔離電源轉換器，本實用新型解決的問題在於：電源發生器不但具有升壓功能，同時還具備電壓輸出精度可達1％的穩壓功能，而且穩壓部分採用模塊化熱插拔技術，其隔離電源轉換器不但具有降壓功能，同時還具備電壓輸出精度可達1％的穩壓功能，而且穩壓部分同樣採用模塊化熱插拔技術，這就使整套供電系統具備雙重穩壓功能，其模塊化熱插拔技術，使系統更加安全可靠，維修快捷方便。

技術實現要素：

本實用新型所提供的一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統，如圖2所示，包括：

一個帶有升壓功能的電源發生器(1)，遠距離輸電母線，若干個帶有降壓功能的隔離電源轉換器(2),電源發生器(1)和隔離電源轉換器(2)採用並聯連接的模式，使整個系統具備了雙重穩壓的功能，且兩者均採用帶電熱插拔模塊化結構，當其中的一個因故障轉為旁路時，另一個仍然具備穩壓功能，當電源發生器(1)和隔離電源轉換器(2)兩者都因故障轉為旁路時，系統仍然能像傳統的如圖1所示 的原理繼續為負載供電。

一個帶有升壓功能的電源發生器(1)如圖3所示，包含一個升壓變壓器(1.1)，一個電源發生器補償變壓器(1.2)，一個電源發生器維修旁路開關(1.3)，一個PWM控制的電源發生器調壓模塊(1.4)，一個電源發生器熱插拔連接器(1.5)，一個電流互感器(1.6)，市電電壓(主迴路)與電源發生器補償變壓器(1.2)副邊側串聯連接，電源發生器補償變壓器(1.2)的原邊與電源發生器維修旁路(1.3)並聯連接，電源發生器補償變壓器(1.2)原邊與電源發生器熱插拔連接器(1.5)連接，電源發生器熱插拔連接器(1.5)與電源發生器調壓模塊(1.4)連接,升壓變壓器的輸出電流採用通過一個電流互感器(1.6)與PWM控制的電源發生器調壓模塊(1.4)相連接。

一個或若干個隔離電源轉換器(2)如圖4所示，包含一個降壓轉換模塊(2.1)，一個電源轉換器補償變壓器(2.2)，一個電源轉換器維修旁路開關(2.3)，一個PWM控制的電源轉換器調壓模塊(2.4)，一個電源轉換器熱插拔連接器(2.5)，降壓轉換模塊(2.1)與電源轉換器補償變壓器(2.2)副邊側串聯連接，電源轉換器補償變壓器(2.2)的原邊與電源轉換器維修旁路(2.3)並聯連接，電源轉換器補償變壓器(2.2)原邊與電源轉換器熱插拔連接器(2.5)連接，電源轉換器熱插拔連接器(2.5)與電源轉換器調壓模塊(2.4)連接,一個降壓轉換模塊(2.1)，如圖4所示，包含了一個降壓變壓器(2.1.1)，一個軟啟動模塊(2.1.2)，一個順序控制模塊(2.1.3), 一個輸入接觸器(2.1.4)，其中軟啟動模塊(2.1.2)與輸入接觸器(2.1.4)的一組常開主觸頭並聯，降壓變壓器(2.1.1)的原邊與輸入接觸器(2.1.4)的主觸頭串聯，順序控制模塊(2.1.3)在設備上電時控制與高壓母線上並聯的隔離電源轉換器(2)按照順序控制模塊(2.1.3)設定的啟動延時，控制軟啟動模塊(2.1.2)過零點導通並控制輸入接觸器(2.1.4)得電吸合。

下面結合附圖和具體實施方案對本發明作進一步詳細的說明：

附圖說明

圖1是傳統遠端供電工作原理圖。

圖2是本實用新型的遠端供電示意圖。

圖3是本實用新型的電源發生器(1)的工作原理圖。

圖4是本實用新型的隔離電源轉換器(2)的工作原理圖。

圖5是本實用新型的實施方案原理圖。

具體實施方式：

在本發明的遠端供電系統中，至少包含了如圖2所示的一個帶有升壓功能的電源發生器(1)，遠距離輸電母線，1個或若干個帶有降壓功能的隔離電源轉換器(2)；

如圖5所示，電源發生器(1)由升壓變壓器(1.1)，電源發生器補償變壓器(1.2)和PWM控制的電源發生器調壓模塊(1.4)及電流電壓採樣電路組成一個閉環的高精密穩壓系統，電源發生器補償變壓器(1.2)受控於PWM控制的電源發生器調壓模塊(1.4)，起到調壓穩壓的作用，其穩壓範圍不小於市電電壓的±20％，經過隔離升壓 後的輸出電壓Vout＝800V+KI(I為輸出負載電流，K為負載電流補償係數),由於是遠距離輸電，即使電壓升高到800V，在輸電過程中線路上仍然存在著損耗，所以本發明中引入了輸出電壓的電流補償功能，最大補償電壓KI小於輸出電壓的10％，補償係數可根據輸電線路的距離，線纜的直徑等情況綜合設定；其中的PWM控制的電源發生器調壓模塊(1.4)採用模塊化熱插拔式結構,當本調壓模塊出現故障時,內部的自動電子旁路動作,閉合維修旁路(1.3)即可實現PWM控制調壓模塊(1.4)的帶電熱插拔操作,調壓模塊(1.4)轉入旁路狀態後,電源發生器(1)相當於圖1所示的升壓變壓器(1)的工作狀態；

如圖5所示,隔離電源轉換器(2),由電源轉換器補償變壓器(2.2),PWM控制的電源轉換器調壓模塊(2.4)和電源轉換器維修旁路(2.3)及電源轉換器熱插拔連接器(2.5)組成高精密穩壓電源,當本調壓模塊出現故障時,內部的自動電子旁路動作,閉合電源轉換器維修旁路(2.3)即可實現PWM控制的電源轉換器調壓模塊(2.4)的帶電熱插拔操作,調壓模塊(2.4)轉入旁路狀態後,電源轉換器補償變壓器(2.2)由變壓器功能轉變成導線功能,此時的隔離電源轉換器(2)相當於圖1所示的降壓變壓器(2)的工作狀態；隔離電源變換器(2)中包含的降壓轉換模塊(2.1)是本發明的又一個創新性所在，在降壓轉換模塊(2.1)中，軟啟動模塊(2.1.2)與輸入接觸器(2.1.4)的一組常開主觸頭並聯，降壓變壓器(2.1.1)的原邊與輸入接觸器(2.1.4)的主觸頭串聯，順序控制模塊(2.1.3)在設備上電時控制與高壓母線上並聯的隔離電源轉換器(2)按照順序控制模塊(2.1.3)設定的啟動延時，控制軟啟 動模塊(2.1.2)在電壓過零點導通並控制輸入接觸器(2.1.4)得電吸合，軟啟動模塊(2.1.2)確保降壓變壓器在電壓過零點接入電路，大大降低了啟動衝擊電流，順序控制模塊(2.1.3)控制輸電母線上的每個隔離電源轉換器(2)按照不同的時間間隔順序上電，其目的同樣是為了減小降壓變壓器在上電時對整個供電系統的大電流衝擊，從而使系統平穩有序的上電並投入工作；

降壓轉換模塊(2.1)在本裝置中採用模塊化熱插拔式結構，合理的解決了高壓迴路的維修問題，使維修更安全、快捷。